黔西南巖溶山區地下水賦存特征及開發利用

范 偉

(貴州省地質礦產勘查開發局101地質大隊，貴州 凱里 556000)

0 引言

洛凡河流域位于黔西南州冊亨縣境內，處于1∶50 000水文地質編圖(洛凡幅)項目工作區內。區內地下水賦存受控于含水介質的組合類型和巖溶發育特征，儲存在地下水系統中。因此，研究區內地下水賦存特征和巖溶地下水系統，能使我們提出更合理的地下水開發利用建議。

1 自然地理

洛凡河流域位于黔西南州冊亨縣境內，屬亞熱帶溫暖濕潤季風氣候。區內地表河流屬珠江流域西江水系，主要河流有大田河支流和北盤江。研究區地處貴州高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶，地勢總體北西高南東低。區內地貌組合類型主要為峰叢洼地和峰叢谷地；峰叢洼地，峰叢呈圓錐狀，洼地平面呈近圓形，剖面多呈漏斗狀，串珠狀展布，水點出露少，分布于整個研究區；峰叢谷地，河谷深切，兩岸溝谷的展布受南東、北西兩組溶蝕裂隙控制，主要分布于大田河兩岸。

2 地質概況

研究區出露地層由老到新依次為石炭系威寧組、二疊系猴子關組、合山組、吳家坪組和三疊系許滿組。

其中許滿組主要為粘土巖，含水介質以基巖裂隙和構造裂隙為主；其余地層除局部夾雜少量粘土巖外，大部分為碳酸鹽巖，含水介質以巖溶管道、溶洞為主。

按2015版《貴州省區域地質志》對構造單元的劃分，研究區處于江南復合造山帶的右江裂谷—前陸盆地區中的冊亨東西向緊閉褶皺變形區。研究區內主要構造及特征如表1所示。

3 巖溶發育機制及分布規律

研究區出露地層巖性多為純碳酸鹽巖，巖溶發育強烈。巖溶發育由溶蝕裂隙開始，地表水入滲后，由于水的溶解作用逐漸擴展為溶孔和小型溶洞；隨著徑流通道的擴展，溶蝕作用受到限制，機械侵蝕作用加強，溶孔和小型溶洞隨之發育成巖溶管道。巖溶管道內的水流存在橫向環流，使巖溶管道橫向延伸，管道局部地段在上覆荷載重力作用下發生坍塌，坍塌到達地表形成落水洞；挽近期構造間歇性交替抬升，巖溶管道被打斷，在河谷和山腰處形成溶洞和天窗；未被打斷的巖溶管道則可發育成地下河流。

表1 研究區主要構造簡述表

區內落水洞平面上主要沿斷裂構造帶和巖溶管道流向呈串珠狀展布，或順巖層走向和地層分界線分布；垂向上受新構造運動的制約，反映間歇性抬升的特征，洞口高程為400 m～1 100 m，分布較均勻。

區內溶洞和天窗平面上多順層或斜交層面發育，多見于河谷及干谷兩側，常懸于山腰；溶洞垂向上分布具成層性，區內主要分布于400 m～800 m,1 000 m～1 100 m標高，溶洞較密集的地帶與斷裂構造或挽近構造活動較復雜的地帶大致吻合。

區內地下河出露標高受當地溶蝕基準面、巖性和構造控制，源頭多接受季節性地表水流的補給；區內洛凡地下河，由5條管道組成，主要發育在P3h,P3w,P2h,CP1w地層中，地下水整體由西向東徑流，坡降約2.8%，最終在老洛凡公社附近匯流，排泄至洛凡河。

綜上調查研究，區內巖溶發育機制：溶蝕—機械侵蝕—重力崩塌—構造抬升。巖溶分布規律：平面上主要受斷裂構造帶、巖層走向和地層分界線的影響，成規律性帶狀展布；垂向上受挽近期構造間歇性交替抬升的控制，表現出多層性及水平帶與垂直帶交替共存的現象。區內巖溶平面分布特征見圖1。

4 地下水賦存特征

研究區內地下水賦存條件受控于含水巖組含水介質的組合類型和巖溶發育特征，淺層巖溶水賦存以溶蝕裂隙為主；中層巖溶水賦存以溶孔和小型溶洞為主；深層巖溶水賦存以巖溶管道為主，是區內地下水的主要富集區。按照地下水的賦存特征、補徑排條件及開發利用條件將區內地下水系統劃分為表層巖溶泉系統和洛凡地下河系統。

4.1 表層巖溶泉系統

表層巖溶泉系統在區內無固定的系統邊界，主要發育在碳酸鹽巖分布區表層，峰叢洼地區發育較強，從峰頂到洼地，逐漸變厚；峰叢谷地區發育中等，厚度相對于峰叢洼地較小。含水巖組主要為P3h,P3w,P2h,CP1w地層，含水介質為表層溶蝕裂隙，該裂隙具備垂直和水平發育的空間結構特征，垂直溶蝕裂隙是表層巖溶泉接受補給的通道，受下部弱溶解性塊狀碳酸鹽巖或局部碎屑巖阻隔，深度較小；水平溶蝕裂隙是地下水賦存和徑流的場所，由于深度有限，路徑一般較短。

本次共調查表層巖溶泉27處，多出露于山腰及坡頂，泉點高程800 m～1 040 m，枯季流量0.006 9 L/s～0.179 L/s，平均流量0.086 L/s，整體流量較小，兩處已斷流。表層巖溶帶深度一般在1 m～5 m不等，局部10 m～15 m。該系統主要接受大氣降水補給，補給面多為峰叢山體的單側斜坡，由于坡度大、路徑短，所以徑流速度快，就近以下降泉的形式排泄出露地表。該類巖溶水儲存調節能力差，地下水動態隨季節變化大。

4.2 洛凡地下河系統

洛凡地下河系統覆蓋整個研究區，北面以T2x底面為界；東面和南面以大田河流域與北盤江中下游流域的四級流域界線為界；西面同樣以T2x底面為界。系統內地勢西高東低，地貌為峰叢洼地和峰叢谷地，地形起伏較大，谷峰相對高差100 m～500 m。出露地層從石炭系威寧組至三疊系許滿組，巖性以灰巖、礁灰巖為主，少量粘土巖；含水介質組合類型主要為巖溶管道及溶蝕裂隙，少量基巖裂隙，含水不均勻，富水性弱～中等。

系統內只發育著1條樹枝狀地下河，由5條管道組成。地下水主要接受來自于大田河和地表巖溶匯集的大氣降水集中補給；地下水主要沿巖溶管道和溶蝕裂隙向區域排泄基準面徑流，整體方向自西向東；地下水排泄方式為相對集中式，該地下河的多條管道在老洛凡公社附近交匯排泄至洛凡河內。地下河出口名為燕子洞，洞口呈三角形，底寬約15 m，高約23 m，豐水期水位上漲，洞口可見高度僅為5 m；該出口高程360 m，枯季流量780.223 L/s。洛凡地下河系統平面特征見圖2。

5 地下水開發利用

5.1 表層巖溶泉開發利用

研究區表層巖溶泉系統參考陳萍，王明章等《基于地下水開發的巖溶地下水系統類型劃分方案探討》論文，可劃分為高位開放型分散排泄系統。該系統地下水埋藏淺，位置高，距離村寨和稻田近，但水量小，動態變化大。建議采用引水、蓄水和開挖淺井的方式開發利用。調查期間，當地村民普遍采用引水方式，直接將引水管與高處的泉口對接，使泉水自流，從而緩解村寨飲用和灌溉用水；此外，少量泉點采用蓄水方式，在泉口或下部有利地帶修建水池蓄水后，再通過池底接入的引水管使其自流，以供開采點附近村寨使用。

5.2 地下河開發利用

研究區地下河系統可劃分為高位開放型地下河系統。該系統地下水埋藏深，多集中徑流、集中排泄，巖層富水性極不均勻。建議采用引水、蓄水、提水和機井等方式開發利用。調查期間，洛凡地下河開發利用方式為直接在天然露頭處修建人工隧洞截引地下河發電；該地下河為“明暗交替”型，在高程540 m入口處開挖長約1 km的人工隧洞，之后接修4 km的明渠，最后再開挖約1.5 km隧洞渠；該渠段水平長度約7 km，高差近190 m，利用該段落差發電，此外還附帶灌溉農田200余畝。

6 結語

本文在收集資料和實地調查的基礎上，分析了區內地下水賦存特征，劃分出表層巖溶泉系統和洛凡地下河系統，并結合區內開發現狀對各系統提出合理的地下水開發利用建議，以期為類似地區巖溶水的勘查開發提供有效的參考依據。